摘要:生物能源领域的研究和产业开发在近年得到了快速发展，呈现出系统性和多元性的趋势。2014年10月17–19日，第四届生物质能源技术国际会议-暨第八届国际生物能源会议 (ICBT/WBS 2014) 在长沙市举行。本次会议由中国可再生能源学会生物质能专业委员会、生物质能源产业技术创新战略联盟、欧洲生物质能产业协会、美国化学工程师学会和联合国开发计划署主办，由湖南省林业科学院和清华大学中国-巴西气候变化与能源技术创新研究中心承办。在会议优秀论文基础上，结合征稿出版了“生物能源”专刊。本专刊以综述和研究论文的形式介绍了国内在生物能源及相关领域的最新研究成果，包括生物质资源分析、预处理、燃料和化学品制备、副产品利用和策略研究等。

摘要:微藻作为一类单细胞光合生物，具有光能利用率高、生长速度快、生物活性成分和储能物质含量高等特点，在食品、饲料、生物能源、碳减排和废水处理等领域具有广阔的应用前景。本文系统查阅了近年来国内外微藻领域发表的相关文献和专利，藉此对微藻生物技术领域的研究进展及存在问题进行了梳理和分析，并对我国微藻生物技术的科技布局、重要成果及发展瓶颈进行了概述，最后对微藻生物技术的发展趋势予以展望。

摘要:芒 (Miscanthus sinensis Anderss) 是多年生C4草本植物，可为能量和纤维素产品生产提供高品质的木质纤维素材料，是一种理想的能源植物。采用Illumina HiSeq? 2000 高通量测序技术，对芒花芽和叶芽进行转录组分析。经拼接组装共获得98 326个Unigene，序列平均长度822 bp, N50为1 337 bp。将Unigene 序列与NR、NT、Swiss-Prot、KEGG、GO和COG数据库进行比对 (Evalue<1e-5)，共有74 134 条Unigene 获得了基因注释，占总Unigene的75.40%。其中，通过GO功能分类，45 507个Unigene映射到GO不同的功能节点上；通过KEGG pathways分析，共有36 710个Unigene参与了128个代谢通路；比对到同源序列比例最高的物种分别为高粱 (37 731，60.86%)、玉米 (16 258，26.22%)、水稻 (3 065，4.94%)，共占所有同源序列的92.02%。此外，获得了芒C4关键酶相关基因24个。这些注释信息的完成为芒功能基因及相关候选基因的发掘提供了重要依据。

摘要:为了解决生物质成型产业存在的成型燃料密度低、强度低、抗吸水能力弱、不耐存储等问题，采用黄孢原毛平革菌Phanerochaete chrysosporium BKMF21767对黧蒴栲木屑 (Castanopsis fissa Rehd.et Wils) 进行固态发酵预处理，固态发酵木屑在含水率15%和最大压强98 MPa的条件下制备成型燃料。以成型能耗 (挤压和推动能耗)、成型燃料密度、Meyer强度和吸水性等表征发酵时间对黧蒴栲木屑成型行为及成型燃料性能的影响。结果表明：与由新鲜黧蒴栲木屑制备的成型燃料相比，经固态发酵的黧蒴栲木屑成型燃料的燃烧热值几乎不变，虽然在成型过程中的挤压能耗最高升高6.98%，但推动能耗最高可降低32.19%。同时，固态发酵预处理能够提高成型燃料的密度、Meyer强度和抗吸水能力，有利于成型燃料在长时间储运中保持品质，其中由固态发酵48 d左右的木屑制备的成型燃料品质最佳。

摘要:为了深入了解菊芋茎秆用于生物能源转化的潜力，在对菊芋茎秆的全秆、韧皮以及髓芯的组成分析基础上，采用不同浓度的NaOH在121 ℃对菊芋茎秆进行预处理，并对预处理后的茎秆进行酶水解。结果表明：菊芋茎秆具有较高木质素含量 (32.0%)，且韧皮中木质素含量最高；茎秆中碳水化合物总含量与传统农作物秸秆相当，但纤维素含量相对较高 (40.5%)，半纤维含量相对较低 (19.6%)。经不同浓度NaOH预处理后，相对于未处理茎秆，全秆、韧皮以及髓芯中木质素含量分别降低13.1%–13.4%、8.3%–13.5%和19.9%–27.2%，半纤维素含量分别降低了87.8%–96.9%、87.6%–95.0%和74.0%–90.2%。纤维素含量在全秆、韧皮和髓芯中相应增加了56.5%–60.2%、52.2%–55.4%和62.7%–73.2%。酶水解的结果显示，增加预处理过程中NaOH的浓度，全秆和韧皮的水解率可被提高2.3–2.6倍和10.3–18.5倍。虽然热NaOH预处理可以有效地改善髓芯水解性能，但经过高浓度的NaOH (2.0 mol/L) 预处理，髓芯的水解性能下降明显。由此可见，菊芋用于生物能源转化技术中，热碱法可较好地适用于菊芋秸秆预处理。提高碱浓度，有利于半纤维素和木质素的去除，并实现酶水解糖化产率的提高。但鉴于碱浓度过高会造成髓芯糖产率降低，热碱预处理菊芋秸秆工艺条件需进一步优化。

摘要:目前纤维素乙醇成本偏高的根本原因在于没有达到淀粉质乙醇发酵水平的“三高” (高浓度、高转化率和高效率) 指标，提高水解糖液浓度和避免发酵抑制物来实现浓醪发酵，是解决问题的关键。文中以常压甘油自催化预处理麦草为底物，尝试采用不同发酵策略，探讨其浓醪发酵产纤维素乙醇的可行性。在优化培养条件 (15%底物浓度，加酶量30 FPU/g干底物，温度37 ℃，接种量10%) 下同步糖化发酵72 h，纤维素乙醇产量为31.2 g/L，转化率为73%，发酵效率0.43 g/(L·h)；采用半同步 (预酶解24 h) 糖化发酵72 h，纤维素乙醇浓度达到33.7 g/L，转化率为79%，发酵效率为0.47 g/(L·h)，其中 (半) 同步糖化发酵中90%以上纤维素已被糖化水解用于发酵；采用分批补料式半同步糖化发酵，补料到基质浓度相当于30%，发酵72 h时纤维素乙醇产量达到51.2 g/L，转化率为62%，发酵效率为0.71 g/(L·h)。在所有浓醪发酵中乙酸不足3 g/L，无糠醛和羟甲基糠醛等发酵抑制物。以上结果表明，常压甘油自催化预处理木质纤维素基质适用于纤维素乙醇发酵；分批补料式半同步糖化发酵策略可用来进行浓醪纤维素乙醇发酵；未来工作中提高基质纯度和强化酶解产糖是浓醪纤维素乙醇达到“三高”指标的关键。

摘要:为了探究纤维素水解液中常见的发酵抑制物糠醛对粘红酵母Rhodotorula glutinis生长与油脂积累的影响，对比了不同的糠醛浓度 (0.1 g/L, 0.4 g/L, 0.6 g/L, 1.5 g/L) 下粘红酵母的生物量和油脂积累情况，并探究了1.0 g/L的糠醛对粘红酵母不同碳源 (葡萄糖和木糖) 利用的影响。研究表明，当糠醛浓度达1.5 g/L时，粘红酵母的延迟期延长至96 h，残糖高达17.7 g/L，生物量最高6.6 g/L，仅为正常积累量的47%，油脂含量也减少了约50%；以木糖为碳源时，糠醛对粘红酵母的抑制程度小于葡萄糖为碳源时的情况；在糠醛存在的逆境中，粘红酵母倾向于生成更多的18碳脂肪酸或18碳不饱和脂肪酸。

摘要:为了探索生物质焦对糠醛的吸附脱除特性，利用流化床快速热解制得稻壳焦，研究N2、CO2气氛下高温改性方式对稻壳焦孔隙特征与表面性质的影响，以及稻壳焦对糠醛的吸附脱除特性。采用元素分析、N2等温吸脱附、傅里叶红外、Boehm滴定等方法对稻壳焦的孔隙结构与表面化学特性进行表征。结果表明：原始的稻壳焦残留大量有机基团，孔隙结构较差；经N2和CO2高温改性后，稻壳焦表面的含氧酸性官能团大量分解，碱性官能团增加，比表面积和孔结构得到较好的扩充和优化，稻壳焦与糠醛的π-π色散力作用力增强。综合考虑π-π色散力和表面吸附位点的作用，CO2改性的稻壳焦表现出了最好的吸附效果。

摘要:在对操作流化速度进行冷态实验以及流化床温度稳定性进行测试的基础上，研制了新型流化床反应器，并使用玉米秸秆为原料，探究了热烟气气氛下快速热解制取生物油的最佳反应温度以及床料。在最佳热解条件下，对糠醛废弃物、木糖废弃物以及海藻进行了实验研究，得到了各产物产率，并对得到的生物油进行了物理特性分析。结果显示，在最佳操作流速下，当温度为500 ℃时使用白云石为床料可以获得最大生物油产率。4种原料中玉米秸秆的生物油产率最高，达到42.3 wt%。在最佳热解条件下获得了4种物料不同含量的重油和轻质油，其中重油的物理特性差别很小，重油的热值比轻质油的热值高很多。不可冷凝气的高位热值是6.5?8.5 MJ/m3，因此不可冷凝气体可以作为一种燃料气被加以利用。

摘要:为了解木质素α-O-4连接部分的热解机理，以4-(3-羟基-1-苯氧基丙基)-苯酚为α-O-4型木质素二聚体模型化合物，采用密度泛函理论M06-2X/6-31+G (d,p) 方法，对该二聚体热解过程中的反应物、中间产物、过渡态、产物进行几何结构的完全优化，通过计算各可能路径的反应能垒，确定了该模型化合物主要通过Cα-O键的均裂和协同断裂的方式发生裂解反应，主要生成苯酚、4-甲基苯酚、4-乙烯基苯酚和香豆醇等酚类产物以及乙醇、甲醇、甲醛等小分子物质，由此首次从理论上揭示了该模型化合物的详细热解解聚过程。

摘要:1,3-丙二醇是一种重要的化工原料，主要作为平台化合物用于合成聚酯，如聚对苯二甲酸丙二醇酯。经基因工程改造的克雷伯氏肺炎杆菌LDH526能以甘油作为唯一碳源合成1,3-丙二醇，最终发酵浓度超过90 g/L。甘油浓度是影响1,3-丙二醇合成的关键因素。为了实现对甘油浓度的精确控制，设计并优化了基于发酵动力学的甘油自动流加策略。通过将底物流加速率与易观察变量pH和发酵时间偶联，实现了发酵过程中甘油流加的自启动和甘油浓度的动态控制。发酵72 h，1,3-丙二醇的浓度可稳定超过95 g/L。自动控制甘油流加的发酵过程具有可重复性、连续性以及人工工作量少的特点，有望从实验室规模扩大到生产规模。

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